2.3 Измерение параметров электрических сигналов электронными аналоговыми приборами
Аналоговый измерительный прибор – измерительный прибор, показания которого являются непрерывной функцией изменения измеряемой величины. В этих приборах непрерывная измеряемая величина вызывает подобное ей непрерывное отклонение указателя по шкале, т.е. аналоговая величина представляет собой подобие другой величины. К аналоговым приборам относятся приборы, у которых указатель жестко связан с подвижной частью измерительного механизма.
2.3.1 Измерение напряжения электронными аналоговыми вольтметрами
Измерение напряжений в радиоэлектронных схемах существенно отличается от аналогичных измерений в электрических цепях. Для радиоэлектроники характерны:
– исключительно широкий диапазон частот измеряемых напряжений (от постоянного напряжения до частот ГГц);
– большой динамический диапазон измеряемых напряжений (от долей мкВ до десятков кВ);
– большое многообразие форм измеряемых напряжений;
– малая мощность источников измеряемых сигналов, что требует очень высокого входного сопротивления вольтметров.
Удовлетворить этим сложным и противоречивым требованиям можно только, применяя электронные вольтметры.
В электронных аналоговых вольтметрах измеряемое напряжение преобразуется с помощью аналоговых электронных устройств в постоянный ток, который подается на магнитоэлектрический ИМ со шкалой, градуированной в единицах напряжения. Обобщенную структурную схему электронного аналогового вольтметра можно представить в следующем виде (рисунок 2.13):
Рисунок 2.13 - Обобщенная структурная схема электронного аналогового
вольтметра
Она содержит в
общем случае входное устройство (ВУ),
на вход которого подается измеряемое
напряжение
,
измерительный преобразователь (ИП) и
измерительное устройство (ИУ). Как видно
она соответствует типовой схеме прибора
прямого преобразования.
Входное устройство
представляет в простейшем случае
делитель напряжения (аттенюатор), с
помощью которого расширяются пределы
измерения вольтметра. Помимо точного
деления
входное устройство должно обеспечивать
и высокое
.
Измерительный преобразователь. В качестве ИП в вольтметрах постоянного тока (В2) применяется усилитель постоянного тока (УПТ), а в вольтметрах переменного и импульсного тока (ВЗ и В4) — детектор в сочетании с УПТ или усилителем переменного тока (в зависимости от структурной схемы вольтметра). В вольтметрах остальных типов преобразователи имеют более сложную структуру. Так преобразователи селективных вольтметров (В6) должны обеспечить, помимо детектирования и усиления сигнала, селекцию его по частоте, а преобразователи фазочувствительных вольтметров (В5) — возможность измерения не только амплитудных, но и фазовых параметров исследуемого сигнала.
Измерительное устройство – это магнитоэлектрический измерительный прибор.
2.3.2 Аналоговые вольтметры постоянного и переменного тока
Структурная схема электронного аналогового вольтметра постоянного тока в соответствии с обобщенной схемой (рисунок см.2.14) имеет следующий вид (рисунок 2.14):
Рисунок 2.14 - Структурная схема аналогового вольтметра постоянного тока
Основным функциональным узлом таких вольтметров является УПТ. Он в основном и определяет характеристики вольтметра в целом.
Погрешности большинства типов аналоговых вольтметров постоянного тока лежат в пределах ±(1–6) %. Входное сопротивление порядка 10 МОм. Примером является микровольтметр В2-25 (диапазон от 0,5мкВ до 1В). В настоящее время вольтметры постоянного тока разрабатываются как цифровые приборы.
В зависимости от назначения все электронные вольтметры переменного и импульсного тока выполняются по одной из следующих двух структурных схем (рисунок 2.15), которые различаются типом ИП: